[发明专利]一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法

权利要求书

1.一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法，其特征在于：

步骤一：运用水热合成法制备尺寸为100～500nm的亚微米级Na-X型沸石；硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)和氢氧化铝(Al(OH)₃)分别作为制备亚微米级Na-X型沸石的硅源和铝源；硅铝溶胶由新鲜制备的偏铝酸钠溶液和硅酸钠溶液按摩尔比例NaAlO₂:(3～5)SiO₂:(15～17)NaOH:（300～350）H₂O迅速合成制备；

或者运用水热合成法制备尺寸为10～100nm的纳米级Na-X型沸石；纳米级Na-X型沸石的制备用正硅酸乙酯作为硅源；硅铝溶胶由新鲜制备的偏铝酸钠溶液和正硅酸乙酯溶液按摩尔比例(4.5～7)Na₂O:1.0Al₂O₃:(3～5)SiO₂:(180～200)H₂O制备；

步骤二：制备NH₄-X型沸石；制备好Na-X型沸石后，紧接着对其进行转化，用铵离子完全取代Na-X型沸石中的钠离子，得到NH₄-X型沸石；

步骤三：制备复合质子交换膜；将制备好的NH₄-X型沸石运用溶液重塑法制备复合质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法，其特征在于：步骤一中，亚微米级Na-X型沸石具体合成方法如下：

将配制好的氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，在90～100℃水浴中搅拌至溶解，冷却至室温待用；

再将该溶液与去离子水和NaOH混合均匀，并在冰水浴中搅拌0.5～1.5小时；

然后与Na₂SiO₃溶液迅速混合，并冰水浴搅拌0.9～1.1小时；

接着溶液转移入特氟龙内衬杯中，再将内衬杯放入不锈钢反应釜中，之后在95～105℃的热箱中水热结晶7.5～8.5小时；

最后，将结晶好的沸石取出，过滤，洗涤至pH值≤10，干燥待用。

3.根据权利要求1所述的一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法，其特征在于：步骤一中，纳米级Na-X型沸石合成具体步骤如下：

将制备好的偏铝酸钠溶液转移入烧杯中，并在冰水浴中搅拌0.5～1.5小时；

接着将2～2.2倍于偏铝酸钠摩尔量的冰水浴处理的正硅酸乙酯缓慢滴加到偏铝酸钠溶液中，并在冰水浴中搅拌5.5～6.5小时，之后转入室温下搅拌20～30小时；

接着将搅拌好的溶液转入特氟龙内衬杯中，将内衬杯放入不锈钢反应釜中，接着把反应釜放入50～65℃的热箱中结晶2～4天；

最后，将水热结晶好的沸石取出，离心沉淀，洗涤至pH值≤10，干燥待用。

4.根据权利要求1所述的一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法，其特征在于：步骤二具体如下：

先将0.5～5.0g的Na-X型沸石放入80～160ml不低于1mol/L的铵盐溶液中，搅拌超声处理5～15分钟；

再将处理好的溶液转入有特氟龙内衬杯的不锈钢反应釜中，在50～70℃的热箱中放置20～30小时；

接着将反应完的溶液取出，冷却至室温，离心洗涤4～6次；

再将离心洗涤好的沸石放入不低于1mol/L的氯化铵溶液中，搅拌超声处理；

接着将处理好的溶液转入有特氟龙内衬杯的不锈钢反应釜中，在50～70℃的热箱中放置；

再重复上述步骤1～2次，最后，将处理完的沸石取出离心、洗涤4～6次，干燥待用。

5.根据权利要求4所述的一种用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜的改性方法，其特征在于：铵盐溶液为氯化铵。